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In der konventionellen Produktentwicklung wird die Lieferkettenlogistik oft eher als nachträglicher Gedankengang behandelt, bei dem die Teams komplexe Beschaffungs- und Versandprobleme am Ende des Projekts schultern müssen.
Das DfSC zielt darauf ab, dieses Szenario vollständig zu vermeiden. Indem diese Probleme bereits im Vorhinein angegangen werden, erhalten die Ingenieure die notwendige Flexibilität, um eine langfristige Robustheit innerhalb der Firma zu erzeugen, die es erlaubt, die Produkte sowohl herzustellen als sie dann auch zu versenden. Als ein kritischer Pfeiler des Rahmens des Design for Excellence (DfX) beeinflusst das DfSC direkt die Materialauswahl, die Fertigungsverfahren, die Zuliefererauswahl, die Vorlaufzeiten sowie die Gesamtkosten.
Was ist Lieferkettenmanagement?
Bevor wir uns das DfSC näher ansehen, ist es zuerst einmal wichtig klarzustellen, was denn eine normale Lieferkette ausmacht. Eine Lieferkette ist dabei das miteinander verflochtene Netzwerk aus Organisationen, Ressourcen, Aktivitäten und Technologien, die dafür erforderlich sind, Rohmaterialien in ein fertiges Produkt umzuwandeln, das an den Endverbraucher geliefert werden kann.
Die Kernprozesse einer solchen Kette umfassen in der Regel:
- Beschaffung (Sourcing)
- Produktion (Fertigung)
- Lagerung (Warehousing)
- Vertrieb (Logistik)
Das Lieferkettenmanagement (SCM) ist die strategische Koordination all dieser physischen und Informationsströme über verschiedene Beteiligte hinweg, um die Bewegung von Gütern von ihrem Ursprung bis zum Kunden zu verwalten.
Was ist das Design for Supply Chain?
In den traditionellen Branchen arbeiten die Fachkräfte im Bereich der Lieferkette in einer Art Silo, und bewerten die laufenden Prozesse völlig getrennt vom Produktdesignteam. Im DfSC werden diese Überlegungen hingegen bereits frühzeitig in die CAD- und Konzeptionsphase integriert. Es reicht weit über die einfache Entscheidung zwischen „Machen oder Kaufen“ und die Beziehung zwischen Käufer und Zulieferer hinaus.
Dies bedeutet, dass das physische Produkt mit Gedanken bezüglich spezifischer Einschränkungen und Möglichkeiten zu einer Verbesserung der Lieferkette designt wird. Während des Arbeitsablaufs des DfSC bewertet das Designteam:
- Verfügbarkeit von Material und Ausrüstung
- Standorte von Zulieferern
- Logistik und Transport
- Verpackung und Lagerung
- Bestandsbeschränkungen und ihre Auswirkungen auf die Vorlaufzeiten
Weil es sehr viele Kombinationen und Produktionsabläufe für alle möglichen Produkte gibt, wird durch die Berücksichtigung der Kapazitäten der Lieferketten während der Designphase das Produkt bereits auf den richtigen Weg gebracht, wodurch sich die Kosten für Neukonstruktionen in den späteren Phasen verringern.
Deshalb sollte man sich, statt nur auf jenes Produktdesign zu fokussiert zu sein, das aus der Sicht der Fertigung die höchste Funktionalität mit den kostengünstigsten Komponenten bietet (DfM), auch die Auswirkungen des Designs auf die Lieferkette bewusst machen. Das Design for Supply Chain (DfSC) betrachtet das breitere logistische Bild.
Designprinzipien für die Lieferkette
DfSC basiert auf verschiedenen Prinzipien, die auf ein Risikobewusstes Design abzielen. Angebot und Nachfrage können immer auch Unsicherheiten beinhalten, die die Lieferkette stören können. So stellt insbesondere die Abhängigkeit von einem einzelnen Zulieferer einen großen Risikofaktor dar, der zudem nur schwierig kurzfristig zu beheben sein kann, sollte aus dem Risiko eine Störung werden.
Ebenso ist eine Bedarfsprognose für bestimmte Produktvarianten schwierig. Der Fokus auf Flexibilität durch Standardisierung, Verzögerung der Produktdifferenzierung und die Modularität im Design tragen dazu bei, die mit der Nachfrageunsicherheit verbundenen Risiken zu minimieren.
Deshalb verringert die Anwendung des DfSC und seiner Prinzipien die Volatilität der Lieferkette und verbessert zudem auch noch ihre Sichtbarkeit und die Kommunikation entlang dieser Lieferkette.
Schlüsselprinzipien des Design for Supply Chain (DfSC)
Die Prinzipien des DfSC drehen sich um das Treffen von Produktentwicklungsentscheidungen, die inhärent die Beschaffung, Herstellung und den Vertrieb vereinfachen. Während sich der traditionelle Entwurf fast vollständig auf Form und Funktion fokussiert, führt das DfSC die logistische Überlebensfähigkeit in die technische Gleichung ein.
Es folgt eine Kurzreferenztabelle für die Kernprinzipien:
| Prinzip/Strategie | Zielstellung der Lieferkette |
| Standardisierung von Komponenten | Reduzieren Sie die Zahl der Lagerhaltungseinheiten und die Abhängigkeit von kundenspezifisch zu fertigenden Teilen, indem Sie standardisierte Teile von der Stange kaufen. |
| Modularer Aufbau (Verzögerung) | Verzögern Sie die endgültige Finalisierung der Individualisierung, diese besser an die regionale Nachfrage anpassen zu können, ohne dass Sie Veränderungen einführen, die Überbestände verursachen. |
| Flexibilität bei Material & Beschaffung | Nutzen Sie global verfügbare Materialien statt exotischer Legierungen, um Lieferengpässe zu vermeiden. |
| Vormontierte Komponenten | Verringern Sie einerseits die finale Montagezeit den Bedarf an Spezialausrüstung, aber auch die Komplexität des Versands nach Übersee. |
| Vermeidung von Eilzuschlägen | Vermeiden Sie Panik in der Lieferkette und Kosten für Eilaufträge, indem Sie adäquate Vorlaufzeiten und alternative Bauteile sicherstellen. |
| Zukunftssicherung | Entwerfen Sie eine flexible Produktarchitektur, um einfach Bauteile der nächsten Generation integrieren zu können. |
| Zulieferereffizienz | Konsolidieren Sie Fertigungsverfahren unter dem Dach einzelner, aber vielfältig kompetenter Zulieferer, um die Logistik zu rationalisieren. |
| Nahe am Zielort Fertigen | Nutzen Sie lokale Lieferanten (Nearshoring) um globale Versandverzögerungen und politische Probleme oder hohe Zölle zu vermeiden. |
| Transportfreundliches Design | Maximieren Sie die Dichte der Paletten sowohl in der Verpackung als auch über die gesamte physische Geometrie hinweg, um die Frachtkosten zu verringern. |
1.Komponentenstandardisierung (mit COTS)
Jede einzigartige und maßgefertigte Schraube, Halterung und jeder Mikrochip fügt einer Lieferkette einen neuen Zweig hinzu. Das bedeutet, dass jedes Mal mehr Zulieferer geprüft, mehr Mindestbestellmengen (MOQs) zu beachten und natürlich ein weiteres einzelnes fehlendes Teil die gesamte Produktionslinie zum Stillstand bringen kann.
Dieser Ansatz erlaubt es nun einem Unternehmen, deutlich niedrigere Lagerbestände aufrechtzuerhalten, und zu verhindern, dass signifikante Ressourcen, in den Regalen der Fabrik gebunden sind. Ebenso erlaubt es die Nutzung der gleichen Teile über die gesamte Produktion innerhalb der Organisation hinweg.
Während die Nutzung standardisierter Teile die Innovation beschränkt, wodurch maßgefertigte Teile eines Tages unumgänglich werden, liegt der tatsächliche Wert in der Frage, wo standardisierte Teile denn effektiv eingesetzt werden können. Diese Entscheidung basiert auf Einzelfallbewertungen darüber, ob eine maßgefertigte Lösung tatsächlich ein besseres Ergebnis liefern kann.
2.Modulares Design und die „Verzögerungs“-Strategie
Im Lieferkettenmanagement ist es bekanntermaßen schwierig, die Wünsche der Kunden im Hinblick auf verschiedene Produktfarben, Steckerformen oder Software-Versionen vorherzusagen. DfSC löst dieses Problem durch die Verzögerung.
Die Ingenieure entwerfen hierfür ein universelles „Basismodul“, das in großen Stückzahlen an einem Primärstandort gefertigt wird. Die finale, kundenspezifische Anpassung von Merkmalen hingegen (wie das Aufsetzen eines am Standort passenden Netzteils oder eines kundenspezifischen Gehäuses) erfolgt erst in letzter Minute in regionalen Verteilungszentren. Dies verhindert, dass Lager mit den „falschen“ Varianten überfüllt werden.
So kann etwa eine Firma, die Förderbänder für verschiedene Zwecke baut, einige Versionen der Motor- und Spannabschnitte, Rollen, Beine und Standardrahmenteile etc. vorhalten. Einige Förderbänder können dann direkt aus diesen Modulen gefertigt werden, während andere kundenspezifische Anfragen mit leichten Modifikationen oder maßgefertigten Abschnitten erfüllt werden können.
Dies ist in zahlreichen Szenarien von Vorteil. In manchen Fällen werden mehrere Versionen eines Produkts benötigt. So müssen insbesondere die Netzteile von Elektrogeräten beim Export in verschiedene Länder an die in diesem Land eingesetzte Netzspannung angepasst werden.
3. Material- & Beschaffungsflexibilität
Der Entwurf sollte zudem alternative Bauteile einbeziehen, die dann eingesetzt werden können, wenn bei den Originalbauteilen eine Verknappung auftritt. Ein Produkt ist in dieser Hinsicht nur so robust wie sein seltenstes Material. So kann es zwar ausgezeichnete Leistungseigenschaften erzeugen, wenn man ein Chassis aus einer exotischen Legierung in Luft- und Raumfahrtqualität fertigen lässt. Sollten aber nur zwei Fabriken auf der ganzen Welt dieses Material fertigen können, dann ist diese Lieferkette extrem empfindlich.
DfSC fordert von den Konstrukteuren, dass sie die Materialverfügbarkeit weltweit validieren. Könnte dieses Teil, das Chassis, stattdessen zum Beispiel aus dem Standardmaterial Aluminium 6061-T6 gefertigt werden? Wenn der Hauptzulieferer plötzlich offline ist, ist dann das Design flexibel genug, um aus einer etwas anderen Legierung gefertigt werden zu können, ohne dass eine vollständige mechanische Neukonstruktion erforderlich wäre?
4. Einsatz vormontierter Komponenten
Wenn es das Design erlaubt, so kann die Integration vormontierter Module (wie z.B. kompletter elektronischer Chipsätze) die erforderliche Zeit, die Kosten und die notwendige Spezialausrüstung für die Endmontage erheblich reduzieren.
Liegt ihr primärer Fertigungsstandort zum Beispiel in Übersee, so reduziert der Versand bereits vormontierter Module anstelle von tausenden losen Teilen die Transportkosten und vereinfacht gleichzeitig die Endmontage vor Ort.
5. Vermeidung von Eilzuschlägen
Die Notwendigkeit beschleunigter Versand- und Produktionsverfahren (wie Express-Lieferungen) bedeutet normalerweise, dass eine kritische Komponente in der Planungsphase übersehen wurde, was Unternehmen dazu zwingt, massive Prämien zu zahlen, um Lieferfristen einhalten zu können.
Das Design for Supply Chain minimiert diese Kosten, indem teure Unterbrechungen vermieden werden, indem die Verfügbarkeit von Bauteilen aus alternativen Quellen ebenso sichergestellt wird, wie angemessen dimensionierte Vorlaufzeiten. Ein gutes Design kann Panik in der Lieferkette vollständig verhindern.
6. Zukunftssicherung bei der Weiterentwicklung des Produkts
Produkte werden sich zwangsläufig verändern, um sich an Trends am Markt anzupassen. Das Design von Hightech-Produkten (wie Mobiltelefonen oder IoT-Geräten) muss diesen Veränderungen im besonderen Maße Rechnung tragen, um kostspielige Überraschungen in der Lieferkette zu vermeiden. Baut ein Konstrukteur ein Produkt um ein hochspezialisiertes technisches Element herum auf, das dann in zwei Jahren obsolet wird, dann kann dies das Beschaffungsteam vor massive Schwierigkeiten stellen, eine neue Quelle dafür zu erschließen.
DfSC stellt sicher, dass die Designarchitektur flexibel genug ist, dass auch Komponenten der nächsten Generation ohne eine vollständige mechanische Umgestaltung verwendet werden können.
7. Effizienz von Lieferanten und Subunternehmern
Die Beschaffungsteams sollten darauf abzielen, so wenige Zulieferer wie vernünftigerweise möglich zu nutzen, um die Lieferrisiken gegen die Vorteile abzuwägen, die es mit sich bringt, ein Kunde mit hoher Priorität aufgrund eines hohen Umsatzes zu sein. Dem DfSC gelingt dies, indem Teile so gestaltet werden, dass sie von einem einzelnen, aber mit mehreren Kapazitäten ausgestatteten Lieferanten hergestellt werden können.
So ist es zum Beispiel günstiger, statt Teile von vier einzelnen Herstellern zu beziehen, diese als Baugruppe so zu gestalten, dass ein Zulieferer aus der Blechfertigung sowohl das Laserschneiden, das Biegen, das Schweißen als auch das Beschichten unter einem Dach liefern kann.
8. Fertigung in der Nähe des Bestimmungsortes
Durch den Umgang mit lokalen Lieferanten und Subunternehmen können Unternehmen die folgenden Probleme vermeiden:
- Störung der Lieferkette durch politische Probleme
- Lieferverzögerungen
- Hohe Versandkosten
- Steuern und Zölle
So bietet zum Beispiel Xometry die Möglichkeit, dass Sie sich internationale Fertigungsmärkte über einen einzigen Ansprechpartner erschließen, und bei Bedarf Lieferketten in verschiedenen Regionen aufbauen.
Da die globale Logistik volatiler wird, bewegen sich viele Unternehmen bereits in Richtung des Nearshoring, und bringen die Fertigung näher zum Endverbraucher. Das Produkt muss jedoch auch so entworfen werden, dass es nearshore, also in einem lokalen oder regionalen Kontext, gefertigt werden kann.
Ein für das Nearshoring geeigneter Aufbau kann zum Beispiel eine große Metallkonstruktion sein, die am oder in der Nähe des Zielortes gefertigt wird, während maßgefertigte Elektronikkomponenten aus Übersee kommen, wodurch sich eine beachtliche Minderung der oben aufgeführten Risiken ergibt.
9. Transportfreundliches Design
Das Produktdesign soll sicherstellen, dass das Produkt kostengünstig transportiert werden kann. Die Maximierung der Palettendichte durch Anpassung der Produktstruktur und des Verpackungsdesigns reduziert die Frachtkosten teilweise erheblich.
Ein bemerkenswertes Beispiel für dieses Prinzip stellt das Design von Getränkedosen dar. Nach der Untersuchung verschiedener Formen, wurde die zylindrische Form mit einer flachen Oberseite als die beste bestimmt. Diese Form stellt eine Balance aus Funktionalität und Haltbarkeit dar, während sie zudem Verpackungsprozesse, den Transport und die Lagerung optimiert.
Überdies ermöglicht das Verpacken in Verteilerzentren den Transport von großen Stückgütern, was die Frachtkosten mindert, und die Verzögerung ermöglicht, was zu weiteren Einsparungen führen kann.
Selbst kleinere Reduzierungen am Maß einer Verpackung, wodurch z. B. 10% mehr Einheiten auf einer Standard-Versandpalette verpackt werden können, können im Laufe des Produktlebenszyklus Millionen für den Versand einsparen.
Digitale Werkzeuge für das Design for Supply Chain
Die Implementierung des DfSC ist dabei kein Ratespiel; es wird stark durch moderne digitale Infrastruktur unterstützt.
- KI vs. traditionelle Bedarfsprognosen: Traditionelle Bedarfsprognosen verlassen sich oft auf veraltete historische Daten. Heutzutage nutzen Werkzeuge aus dem Bereich des Maschinellen Lernens (z.B. wie Blue Yonder) die Analyse von Echtzeitvariablen – von Social Media bis zu Live-Wettermustern –, um Veränderungen in der Lieferkette vorherzusagen, bevor diese eintreten.
- Netzwerkdesign & Simulation: Softwareplattformen wie anyLogistix ermöglichen es den Konstrukteuren, Lieferkettenszenarien digital zu simulieren. Die Teams können damit prüfen, ob ein vorgeschlagenes modulares Design oder eine verzögerte Verpackungsstrategie tatsächlich die Netzwerkeffizienz verbessert, bevor irgendein Werkzeug gefertigt wird.
Das ROI des Design for Supply Chain: Eine Übersichtstabelle
| Strategischer Nutzen | Der DfSC-Mechanismus (Wie es funktioniert) | Bottom-Line-Auswirkung (Warum es wichtig ist) |
| Kosten- & Bestandsoptimierung | Standardisierte COTS – Teile (von der Stange), sowie kubische Verpackungseffizienz. | Senkung globaler Frachtkosten, Reduzierung der Bindung von Kapital im Lagerbestand und Minimierung der Materialverschwendung. |
| Agilität & Marktreaktions- fähigkeit | Verzögerungstrategien und Flexibilität durch alternative Bauteile. | Absorbiert Fehler in der Prognose sowie plötzliche Nachfragespitzen, ohne das Risiko eines Stockouts (Ausverkaufs) oder verlorengehende Umsätze. |
| Betriebliche Effizienz & Transparenz | Betrifft die Ausrichtung des CAD-Designs anhand der tatsächlichen Kapazitäten existierender Fertigungspartner. | Eliminiert Störungen, die spät im Produktionsablauf auftreten können, aber auch teure Aufwändungen für eine beschleunigte Lieferung und die Ausbildung von firmeninternen Silos entsprechend von Abteilungen. |
| Lebenszyklus & Ökologische Nachhaltigkeit | Das Design im Hinblick auf die Transporteffizienz, ethische Beschaffungswege und die Minimierung der Überproduktion. | Senkt signifikant den Kohlenstoff-Fußabdruck eines Produkts, während gleichzeitig das Management des Produkts von der Markteinführung bis hin zur Entsorgung am Ende der Lebensdauer optimiert wird. |
| Kundenzufriedenheit Verbessern | Bauen Sie ein aus sich heraus vorhersehbares, schockbeständiges Logistiknetzwerk auf. | Stellen Sie ein hohes Servicelevel und eine zuverlässige, termingerechte Auftragserfüllung für den Endverbraucher sicher. |
Reale Beispiele aus der Praxis des Design for Supply Chain
Um zu veranschaulichen, welche Bedeutung und welche Auswirkungen die richtige Umsetzung des DfSC und seiner Prinzipien haben kann, wollen wir Ihnen zwei Beispiele aus der Praxis zeigen.
HP DeskJet Drucker
Am Fall des HP DeskJet Druckers zeigt sich, wie ein Aufschub die Spielregeln verändern kann. In den 1990er Jahren hatte HP in mehreren Ländern ein Problem mit der Volatilität der Nachfrage nach ihren DeskJet-Druckern. Wo sie in einem Land die Lager füllten, waren sie in einem anderen völlig ausverkauft.
Ursprünglich produzierte HP die Drucker mit den Stromkabeln und Handbüchern so, wie sie zu jedem Land passten. Als sie sich jedoch mit dem obigen Problem konfrontiert sahen, führte HP eine Verzögerung ein. Sie verlegten die Endmontage und das Hinzufügen der Verpackung, des Handbuchs und des Netzkabels in die regionalen Vertriebszentren.
Auf diese Weise reduzierte HP die Kosten für Lagerhaltung und Abfallentsorgung und verbesserte gleichzeitig die Marktflexibilität und die Kundenzufriedenheit, wodurch sie am Ende Millionen Dollar einsparten.
IKEA-Verpackungen
Im Jahr 1956 revolutionierte IKEA mit ihrem „Flat Pack“-Modell das globale Möbeldesign und die Logistik. Indem die Produkte explizit so gestaltet wurden, dass sie flach hingelegt werden können, gelang es ihnen, das Volumen ihrer Produkte um 50 bis 75 % zu vermindern. Das entspricht der Verdopplung bis hin zur Verdreifachung der Kapazität der verwendeten Standardversandcontainer und -Behälter.
Dieses transportfreundliche Design reduzierte drastisch die produktbezogenen Kraftstoffemissionen, und minimierte zudem noch die Transportschäden am Produkt. Außerdem verschob IKEA damit die Endmontagearbeit auf den Endkunden und sparte sich damit Millionen Arbeitsstunden und volumenbezogene Frachtkosten in der Herstellung und Logistik.
Herausforderungen im Design for Supply Chain
Trotz des massiven ROI steht man im Design for Supply Chain auch vor hohen organisatorischen Hürden. Wenn Ihr Team also daran arbeitet, diese Prinzipien umzusetzen, achten Sie auf die folgenden Fallstricke:
Das Ingenieurs- oder Abteilungssilo
Die größte Gefahr im DfSC ergibt sich tatsächlich aus der Isolation von Funktionen. Falls das Team aus CAD-Konstrukteuren nie mit den Teams aus der Beschaffung und der Logistik spricht, während es sich in der konzeptionellen Designphase befindet, so ist das DfSC unmöglich zu implementieren.
Geografische blinde Flecken
Verlässt man sich etwa vollständig auf die Fertigung in Übersee (z.B. in China) so verkompliziert dies den Betrieb und behindert die abteilungsübergreifende Zusammenarbeit. Organisationen müssen hocheffiziente digitale Kommunikationssysteme aufbauen, um diese geografischen Lücken zu schließen (und DfSC zu ermöglichen).
„Black Swan“ Ereignisse
Pandemien (wie COVID-19) oder Naturkatastrophen können extrem kurzfristig die Vorlaufzeiten von Materialien verändern oder globale Logistikwege unterbrechen. Die Fähigkeit eines Produkts, einem solchen Schock zu widerstehen, wird gänzlich über die im Vorfeld in der Konstruktion bestimmten Designflexibilität festgelegt.
DfSC: Zahlen Sie Jetzt ODER Zahlen Sie Später
Das Design for Supply Chain arbeitet mit einem einfachen Kompromiss: Investieren Sie im Vorfeld Zeit, oder zahlen Sie im Nachhinein exorbitante Eilzuschläge? Wie auch die breitere Design for Excellence (DfX) – Methodik, fügt DfSC anfängliche Komplexität in der Designphase hinzu, ohne dass es einer vollständigen Überarbeitung bedarf, um zu beginnen.
Fangen Sie damit an, die Komponenten zu standardisieren, die Ihnen am meisten Kopfschmerzen bereiten. Denn Störungen sind unvermeidlich.
Ist Ihr Produkt resilient genug, um sie zu überleben?
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